DE4123735C2

DE4123735C2 - System und Verfahren zum Regeln der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE4123735C2
Application number: DE4123735A
Authority: DE
Inventors: Akihiko Araki
Original assignee: Japan Electronic Control Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1990-07-18
Filing date: 1991-07-17
Publication date: 1994-07-14
Anticipated expiration: 2011-07-18
Also published as: US5121725A; DE4123735A1; JPH0434443U

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Regeln der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors nach dem Ober begriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Regeln der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors nach dem Ober begriff des Patentanspruchs 4.

Allgemein betrifft die vorliegende Erfindung ein System und ein Verfahren zum Regeln einer Leerlaufdrehzahl, welche für Motoren mit innerer Verbrennung anwendbar sind, bei denen die Leerlaufdrehzahl zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach einer Störung, wie beispielsweise dem Auftreten einer exter nen Last, stabilisiert wird.

Aus der JP-1-158 537 U ist ein beispielhaftes, zu einem früheren Zeitpunkt vorgeschlagenes Regelsystem für die Leer laufdrehzahl bekannt.

Bei dem Gegenstand dieses japanischen Gebrauchsmusters ist ein Leerlaufsteuerventil in einem Bypasskanal eingebaut, welcher parallel zu einem Drosselventil verläuft. Das Dros selventil dient zum Öffnen und Schließen eines Ansaugluft kanals des Motors.

Die Leerlaufdrehzahl wird daher durch Einstellen der An saugluftmenge gesteuert, die den Bypasskanal durchläuft, indem das Leerlaufsteuerventil mit einem Pulssignal beauf schlagt wird, welches ein Tastverhältnis aufweist.

Das Tastverhältnis wird in Übereinstimmung mit einem grund legenden Steuerwert ISCT und einem Regelungskorrekturwert ISCI eingestellt. Der grundlegende Steuerwert ISCT wird ge mäß der Motorkühlmitteltemperatur festgelegt. Der Regelungs korrekturwert beinhaltet eine proportionale Konstante ISCP und eine Integrationskonstante ISCI.

Die Leerlaufdrehzahl fällt allgemein mit hoher Geschwindig keit ab, wenn eine relativ große externe Last überlagert wird, wie wenn beispielsweise ein Servolenkungssystem, ein Entfeuchtungssystem oder eine Klimaanlage betätigt werden.

Wenn der Abfall der Leerlaufdrehzahl über die Drehzahlrege lung korrigiert wird, treten Regelschwankungen auf.

Es sei angemerkt, daß aufgrund der niedrigen Anstiegsrate der Integrationskonstante ISCI die Proportionalkonstante ISCP schwankt, bis die Integrationskonstante ISCI nach dem Zufügen der externen Last einen geeigneten Wert angenommen hat. Daher treten die genannten Regelschwankungen der Leer laufdrehzahl N auf.

Aus der US-PS 4883034 sind ein System und ein Verfahren zum Regeln der Leerlaufdrehzahl mit den eingangs genannten Merk malen bekannt. Bei diesem System beziehungsweise Verfahren ist der Wert der Proportionalkonstanten von dem Betrag der Differenz zwischen der Soll-Drehzahl und der Ist-Drehzahl abhängig.

Aus der DE-OS 34 00 951 sind ein ähnliches System und Verfah ren zum Regeln der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmoto res bekannt, wobei jedoch dieser Schrift nicht zu entnehmen ist, die Einstellung des Stellsignales für das Steuerventil gemäß einem grundlegenden Steuerwert vorzunehmen sowie die Soll-Leerlaufdrehzahl gemäß der Motortemperatur einzustel len. Bei diesem bekannten System und Verfahren wird eine an den Motor angelegte externe Last erfaßt und eine Integra tionskonstante für die Regelung mittels einer Korrekturgröße nach Erfassung beziehungsweise Erzeugung der externen Last korrigiert.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegen den Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System und Verfahren zum Regeln der Leerlaufdrehzahl für einen Motor zu schaffen, welche Regelschwankungen der Leerlaufdrehzahl auch bei ab rupter zusätzlicher Belastung des Motors durch eine externe Last während des Leerlaufzustandes vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch ein System gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 4 gelöst.

Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines Leerlaufregel systemes, welches bei einem Verbrennungsmotor anwendbar ist; und

Fig. 2 ein Flußdiagramm des Leerlaufregelsystemes gemäß Fig. 1.

In der Fig. 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Leerlaufdrehzahl-Regelsystemes gemäß der Erfindung gezeigt. In dieser Figur ist ein Motor 1 mit einem Ansaugluftkanal 2 versehen, durch den die Ansaugluft zu dem Motor 1 zugeführt wird. Ein Drosselventil 3 ist in dem Ansaugluftkanal 2 ein gebaut und wird in Reaktion auf eine entsprechende Betäti gung eines Gaspedales (nicht dargestellt) geöffnet und ge schlossen. Ein Leerlaufsteuerventil 5 ist in einem Bypasska nal 4 angeordnet, der parallel zu dem Drosselventil 3 ver läuft. Das Leerlaufsteuerventil 5 dient zum Öffnen und Schließen des Bypasskanals 4 in Reaktion auf ein Pulssignal mit einem Tastverhältnis.

In den Motor 1 wird durch ein Einspritzventil 6 Kraftstoff eingespritzt, wobei eine Luft-Kraftstoff-Mischung mittels Zündkerzen 7 gezündet wird.

Eine Steuereinheit 8, die einen Mikrocomputer aufweist, em pfängt Signale, die von einem Leerlaufschalter 9, welcher bei vollständigem Schließen des Drosselventils 3 eingeschal tet wird, einem Kühlwassertemperatursensor 10 zum Erfassen einer Kühlmitteltemperatur des Motors 1 und einem Schalter 12 stammen, welcher zum Schalten einer Betätigung einer ex ternen Last, wie beispielsweise einer Klimaanlage und der gleichen, dient.

Fig. 2 zeigt ein von der Steuereinheit 8 ausgeführtes Fluß diagramm, welches ein Programmflußdiagramm einer Leerlauf drehzahl-Regelroutine ist.

In einem Schritt S1 erfaßt die Steuereinheit 8 das von dem Kühlwassertemperatursensor 10 erzeugte Signal für die Ein gabe des Wertes der Kühlmitteltemperatur T.

In einem Schritt S2 stellt die Steuereinheit 8 den grundle genden Steuerwert ISCT unter Bezugnahme auf eine Tabelle mit Tastverhältnissen ein, welche auf der Grundlage der Kühl mitteltemperatur T vorbereitet ist.

In einem Schritt S3 stellt die Steuereinheit 8 die Soller laufdrehzahl Ns durch Bezugnahme auf eine Tabelle ein, wel che auf der Grundlage der Motorkühlmitteltemperatur T vorbe reitet ist.

In einem Schritt S4 erfaßt die Steuereinheit die Ist-Dreh zahl von einem Motordrehzahlsensor 11.

In einem Schritt S5 vergleicht die Steuereinheit die Ist- Drehzahl N mit der Soll-Drehzahl Ns.

Falls N = Ns, geht die Routine zu einem Schritt S6, bei dem die Proportionalkonstante ISCP eines Regelkorrekturkoeffi zientens auf Null eingestellt wird, und geht daraufhin zu einem Schritt S13. Es sei angemerkt, daß die Integrations konstante ISCI den vorherigen Wert beibehält.

Falls N < Ns, geht die Routine zu dem Schritt S7, bei dem die Proportionalkonstante ISCP gemäß folgender Gleichung eingestellt wird:
ISCP = -f (ΔN);
ΔN = |N-Ns|,
wobei f eine vorbestimmte Funktion darstellt.

In einem Schritt S8 wird die Integrationskonstante ISCI ge mäß folgender Gleichung eingestellt:
ISCI = ISCI-ΔI
wobei ΔI einen kleinen vorgegebenen Wert bezeichnet.

Danach geht die Routine zu einem Schritt S13.

Wenn N < Ns, geht die Routine zu einem Schritt S9, bei dem die Proportionalkonstante ISCP gemäß folgender Gleichung eingestellt wird:
ISCP = f (ΔN).

In einem Schritt S10 wird die Integrationskonstante gemäß folgender Gleichung eingestellt:
ISCI = ISCI + ΔI.

In einem Schritt S11 ermittelt die Steuereinheit 8, ob die momentane Zeit innerhalb eines Zeitintervalles nach dem Auf schalten einer externen Last 12 liegt. Falls diese Überprü fung bei dem Schritt S11 negativ ist, geht die Routine zu einem Schritt S13. Andernfalls geht die Routine zu einem Schritt S12.

In dem Schritt S12 berechnet die Steuereinheit folgende Gleichung:
ISCI = ISCI×ISCP/K,
wobei K einen vorbestimmten Wert bezeichnet.

Wenn die oben angegebene Berechnung ausgeführt ist, wird der endgültige Steuerwert ISCD binnen kurzer Zeit berechnet, während die externe Motorlast dem Motor zugefügt wird, wobei der endgültige Regelwert eine stabile Leerlaufdrehzahl bei dem Soll-Drehzahlwert aufrecht erhält.

Bei einem Schritt S13 wird der endgültige Regelwert ISCD gemäß folgender Gleichung eingestellt, wobei die Routine be endet ist:
ISCD = ISCT + ISCP + ISCI.

Das Pulssignal mit dem Tastverhältnis, das aufgrund des end gültigen Regelwertes ISCD ermittelt wird, wird ausgangssei tig dem Leerlaufsteuerventil 5 zugeführt. Die Leerlaufdreh zahl wird mittels des Leerlaufsteuerventiles 5 gesteuert, dessen Öffnungswinkel gemäß dem Tastverhältnis eingestellt wird.

Es sei angemerkt, daß der Schritt S1 der Motortemperaturer fassungseinrichtung, der Schritt S2 der Einstelleinrichtung für den grundlegenden Steuerwert, der Schritt S3 der Soll- Drehzahleinstelleinrichtung, der Schritt S4 der Ist-Dreh zahlerfassungseinrichtung, der Schritt S5 der Drehzahlver gleichseinrichtung, die Schritte S8 und S10 der Integra tionskonstanteneinstelleinrichtung, der Schritt 11 der Erfassungseinrichtung für die externe Last, der Schritt S12 der Integrationskonstantenkorrektureinrichtung und der Schritt S13 der Einstelleinrichtung für den endgültigen Regelwert entsprechen.

Claims

1. System zum Regeln der Leerlaufdrehzahl eines Ver brennungsmotors, mit:

a) einer Steuerventileinrichtung (5), die durch ein Pulssignal mit einem veränderlichen Tastverhältnis gesteuert wird und die in einem Bypasskanal (4) parallel zu einem durch ein Gaspedal betätigten Drosselventil (3) in einem Ansaugluftkanal (2) des Motors angeordnet ist;
b) einer Motortemperatur-Erfassungseinrichtung (S1, 10) zum Erfassen einer Motortemperatur (T);
c) einer Soll-Leerlaufdrehzahl-Einstelleinrichtung (S3) zum Einstellen einer Soll-Leerlaufdrehzahl (Ns) abhängig von der Motortemperatur (T);
d) einer Drehzahl-Erfassungseinrichtung (S4, 11) zum Erfassen der Ist-Drehzahl (N) des Motors;
e) einer Drehzahl-Vergleichseinrichtung (S5) zum Ver gleichen der Soll-Drehzahl (Ns) mit der Ist-Dreh zahl (N);
f) einer Regeleinrichtung (8) für die Leerlaufdrehzahl mit einem Proportional-Integralglied mit
f1) einer Proportionalkonstanten-Einstelleinrichtung (S6, S7, S9) zum Einstellen einer Proportionalkon stante (ISCP) eines Regelungskorrekturkoeffizien tens für die Leerlaufdrehzahl, wobei der Betrag der Proportionalkonstante (ISCP) von der Differenz (ΔN) zwischen der Soll-Drehzahl (Ns) und der Ist-Drehzahl (N) abhängig ist; und
f2) einer Integrationskonstanten-Einstelleinrichtung (S8, S10) zum Einstellen einer Integrationskonstan ten (ISCI) des Regelungskorrekturkoeffizientens;
g) einer Steuerwert-Einstelleinrichtung (S13) zum Ad dieren der Proportionalkonstante (ISCP), der Inte grationskonstante (ISCI) und eines grundlegenden Steuerwertes (ISCT) zur Einstellung eines endgül tigen Regelwertes (ISCD) für das Tastverhältnis des Pulssignals

gekennzeichnet durch

h) eine Erfassungseinrichtung (12) zum Erfassen einer externen Last, die an dem Motor angelegt wird; und
i) einer Integrationskonstanten-Korrektureinrichtung (S11, S12) zum Korrigieren der Integrationskonstan te (ISCI) mittels einer Größe (ISCP/K) entsprechend der Proportionalkonstante (ISCP) bei jedem Durch laufen der Regelungsroutine (S1-S13) innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls nach Erfassung der externen Last, wenn die Ist-Drehzahl (N) klei ner als die Soll-Drehzahl (Ns) ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die externe Last eine Klimaanlage ist, die in einem Fahrzeug angeordnet ist, in dem der Motor (1) befestigt ist, und
daß die Einrichtung zum Erfassen der externen Last ein Schalter (12) zum Einschalten der Klimaanlage ist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Integrationskonstanten-Korrektureinrichtung (S12) die Integrationskonstante (ISCI) folgendermaßen einstellt, wenn die momentane Zeit innerhalb des vorbe stimmten Zeitintervalles ab dem Erfassen der externen Last ist:
ISCI = ISCI×ISCP/K,
wobei ISCP die Proportionalkonstante und K einen vorbe stimmten Wert bezeichnet.

4. Verfahren zum Regeln der Leerlaufdrehzahl eines Verbren nungsmotores, welcher eine Steuerventileinrichtung (5) umfaßt, die durch ein Pulssignal mit einem veränderli chen Tastverhältnis gesteuert wird und die in einem Bypasskanal (4) parallel zu einem durch ein Gaspedal betätigten Drosselventil (3) in einem Ansaugluftkanal des Motors angeordnet ist; mit folgenden Verfahrens schritten:

a) Erfassen (S1) einer Motortemperatur (T);
b) Einstellen (S5) einer Soll-Leerlaufdrehzahl gemäß der Motortemperatur (T);
c) Erfassen (S4) der Ist-Drehzahl (N) des Motors;
d) Vergleichen (S5) der Soll-Leerlaufdrehzahl mit der Ist-Drehzahl;
e) Proportional-Integral-Regeln der Leerlaufdrehzahl durch
e1) Einstellen (S6, S7, S9) einer Proportionalkonstante (ISCP) eines Regelungskorrekturkoeffizientens für die Leerlaufdrehzahl wobei der Betrag der Propor tionalkonstanten (ISCP) von der Differenz (ΔN) zwi schen der Soll-Drehzahl (Ns) und der Ist-Drehzahl (N) abhängig ist; und
e2) Einstellen (S8, S10) einer Integrationskonstanten (ISCI) des Regelungskorrekturkoeffizientens;
f) Addieren (S13) der Proportialkonstante (ISCP), der Integrationskonstante (ISCI) und des grundlegenden Steuerwertes (ISCT) zur Einstellung des endgültigen Regelwertes (ISCD) für das Tastverhältnis;

gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

h) Erfassen einer externen Last, die an den Motor an gelegt wird; und
i) Korrigieren (S11, S12) der Integrationskonstanten (ISCI) durch eine Größe (ISCP/K) entsprechend der Proportionalkonstante (ISCP) bei jedem Durchlaufen der Regelungsroutine (S1-S13) innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalles nach Erfassung der externen Last, wenn die Ist-Drehzahl (N) kleiner als die Soll-Drehzahl (Ns) ist.